智能变电站时间同步系统

1、智能变电站时间同步系统摘 要随着智能电网的全面发展，并实现电网的信息 化、数字化、自动化、互动化，网络智能接点的正常工作和 作用的发挥，离不开统一的时间基准。【关键词】时间同步 智能变电站 时间同步系统为我国电网各级调度机构、发电厂、变电 站、集控中心等提供统一的时间基准，以满足各种系统和设 备对时间同步的要求， ?_保实时数据采集时间一致性，提高 线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验 的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制水平，提高电 网运行效率和可靠性。1 时间的基本概念 时间是物理学的一个基本参量，也是物资存在的基本形 式之一，是所谓空间坐标的第四维。时间表示物资运行的

2、连 续性和事件发生的次序和久暂。与长度、质量、温度等其他 物理量相比，时间最大的特点是不可能保存恒定不变。 “时 间”包含了间隔和时刻两个概念。 前者描述物资运动的久暂； 后者描述物资运动在某一瞬间对应于绝对时间坐标的读数， 也就是描述物资运动在某一瞬间到时间坐标原点之间的距 离。2 时钟配置方案及特点 智能变电站宜采用主备式时间同步系统，由两台主时钟、 多台从时钟、 信号传输介质组成， 为被授时设备、 系统对时。 主时钟采用双重花配置， 支持北斗二代系统和 GPS标准授时 信号，优先采用北斗二代系统，主时钟对从时钟授时，从时 钟为被授时设备、系统授时。时间同步景点和授时精度满足 站内所以设备

3、的对时精度要求。站控层设备宜采用 SNIP对时方式，间隔层和过程层设备采用直流IRIG-B码对时方式，条件具备时也可以采用IEEE1588网络对时。在智能变电站中，时间装置的技术特点及主要指标如下：（1）多时钟信号源输入无缝切换功能。具备信号输入 仲裁机制，在信号切换时 IPPS输出稳定在0.2 us以内。（ 2）异常输入信息防误功能。在外界输入信号收到干 扰时，仍然能准确输出时间信息。（3）高精度授时、 授时性能。 时间同步准确度优于 1us， 秒脉冲抖动小于 0.1us，授时性能优于1us/h。（ 4）从时钟延时补偿功能。弥补传输介质对秒脉冲的 延迟影响。（5）提供高精度可靠的IEEE15

4、88时钟源。（ 6）支持 DL/T860 建模及 MMS 组网。（ 7）丰富的对时方式， 配置灵活。 支持 RS232、RS485、空触点、光纤、网络等多种对时方式。3 时间同步关键技术 智能变电站内配置一套全站公用的时间同步系统，高精 度时钟源按双重化配置，优先采用北斗系统标准授时信号进 行时钟校正。时间同步系统可以输出SNIP IRIG-B IPPS等信号。站控层设备一般采用 SNIP对时方式。间隔层、过程层 设备采用IRIG-B IPPS对时方式，条件局部也可以采用 IEC61588网络对时。下面介绍实现全站时间同步的关键技术。3.1 多时钟信号源选择技术 在智能变电站中，主时钟装置能够

5、接入的有效独立外接时钟源往往有很多种、很多路。要保证装置输出时钟精确， 首先要能够实时动态地选择最准确、最稳定的时钟源。3.2 异常时钟输入信息的防误 智能变电站的部分智能设备需采用时钟信号进行同步采样，要求时钟系统提供稳定、 可靠的高精度时钟， 时钟 IPPS 信号上升沿要高度稳定。授时时钟通过对多路时钟信号源的 动态监测，选择稳定度高的时钟信号源作为系统信号源，并 通过高阶自拟合算法对时钟信息进行优化与纠正错误，保证 IPPS稳定输出，跳变不超过 0.1us。3.3 支持 DL/T860 建模及 MMS 组网 新一代智能变电站要求时钟应满足站控层 DL/T860 的MMS 组网要求， 对主

6、备时钟源状态、 主备时钟源类型、 时间 质量、锁定状态、天线状态、晶振状态、装置异常及交直流 消失等应有经常监视及自诊断功能，装置的告警信息、状态 信息、自检信息可通过站控层 MMS 网络上送站内监控系统。3.4 支持智能变电站同步状态在线监测将时钟、 被对时设备构成闭环系统， 使对时状态可监测， 且监测结果可上送，从而将时间同步系统纳入自动化监控系 统管理。4 智能变电站时间同步系统对时方案智能变电站中，常见的对时方式有IRIG-B码对时，IEEE1588精确时间协议及 SNIP简单网络时间协议。IRIG-B码 对时在系统中应用多年，可用于全站所有设备的对时，单是 需要单独对时网络。IEEE

7、1588对时要求设备以太网芯片硬件 能够支持时间截的生成。SNIP对时主要采用客户机/服务器模式，对交换机也没有特殊要求，在智能变电站中一般用于 后台系统和远动机的对时。方案一：站控层设备（户内布置）对时采用SNTP方式， 间隔层设备（户内布置）对时采用IRIG-B方式，过程层设备（户外布置）对时采用IRIG-B方式。该方案站控层对时采用 网络对时方式，间隔层对时输入采用电信号对时方式，现场 需敷设电缆对间隔层保护装置、测控装置等设备点对点予以 对时，过程层对时输入采用光信号对时方式，现场需敷设光 缆对过程层合并单元、智能终端（需有对时接口）设备点对 点予以对时。方案二：站控层设备（户内布置）

8、对时米用SNTP方式， 间隔层设备（户内布置）对时采用IRIG-B方式，过程层设备（户外布置）对时采用 IEEE 1588网络对时方式，该方案站 控层对时采用网络对时方式，间隔层对时输入采用电信号对 时方式，现场需敷设电缆对间隔层保护装置、测控装置等设 备点对点予以对时，过程层对时输入采用IEEE 1588网络对时方式，该方案利用过程层 GOOSE网交换机即可实现，只需 将时间同步系统通过光缆接入过程层中心交换机，通过交换 机对过程层设备授时，该方案对过程层交换机要求较高，但 对时精度高，并节约了与过程层点对点的光缆及敷设施工。方案三：站控层设备（户内布置）对时采用IEEE 1588网络对时方

9、式，间隔层设备（户内布置）对时采用 IEEE 1588 网络对时方式，过程层设备（户外布置对时采用IEEE 1588网络对时方式。该方案站控层对时采用IEEE 1588网络对时方式，间隔层、过程层对时输入采用IEEE 1588网络对时方式，该方案利用过程层 GOOSE网交换机即可实现，只需将时 间同步系统通过光缆接入过程层中心交换机，通过交换机对 间隔层、过程层设备授时， 该方案对过程层交换机要求较高， 并且要求间隔层保护装置、测控装置等设备具备接收 IEEE 1588 网络对时， 但对时精度高， 并节约了与间隔层设备点对 点的电缆及敷设施工和与过程层点对点的光缆及敷设施工。5 结束语 随着智能变电站建设发展，为适应我国大电网互联、特高压输电、智能电网发展要求，全站统一授时系统越来越受 到重视。参考文献1 国网北京经济技术研究院， 变电站二次系统整合方案 研究报告R.北京：国网北京经济技术研究院，2011.2 攀陈， 倪益民， 窦仁辉 .智能变电站过程层组网方案分 析J.电力系统自动化，2011 , 35 (18): 67-71.3 陈安伟.IEC61850在变电站中的工程应用 M.中国电力出版社， 2012.作